“第三代橡胶”热塑性弹性体特性及应用分析
http://www.rpmnet.cn 2018-01-11 14:19:23 中国塑料机械网

  热塑性弹性体TPE/TPR,又称人造橡胶或合成橡胶。是常温下具有橡胶的弹性,高温下具有可塑化成型的一类弹性体。其产品既具备传统交联硫化橡胶的高弹性、耐老化、耐油性各项优异性能,同时又具备普通塑料加工方便、加工方式广的特点,是介于橡胶与树脂之间的一种新型高分子材料,常被人们称为第三代橡胶。

  热塑性弹性体种类

  热塑性弹性体(TPE)可概括为通用TPE和工程TPE两个类型,目前己发展到l0大类30多个品种。

  世界上已工业化生产的TPE有:苯乙烯类(SBS、SIS、SEBS、SEPS)、烯烃类(TP0、TPV)、双烯类(TPB、TPI)、氯乙烯类(TPVC、TCPE)、氨酯类(TPU)、酯类(TPEE)、酰胺类(TPAE)、有机氟类(TPF)、有机硅类和乙烯类等,几乎涵盖了现在合成橡胶与合成树脂的所有领域。

  热塑性弹性体种类繁多,尚无统一的命名,习惯以英文字母缩写语,为统一起见,都以TPE 或热塑性弹性体称之,也有部分人以TPE代指苯乙烯类热塑性弹性体。

  加工方式

  热塑性弹性体具有硫化橡胶的物理机械性能和软质塑料的工艺加工性能。由于不需再像橡胶那样经过热硫化,因而使用简单的塑料加工机械即可很容易地制成最终产品。它的这一特点,使橡胶工业生产流程缩短了l/4,节苯乙烯类嵌段共聚物约能耗25%——40%,提高效率10——20倍,堪称橡胶工业又一次材料和工艺技术革命。

  制造加工热塑性弹性体的主要两种方法是挤塑和注塑成型,热塑性弹性体还可通过吹塑、热成型以及热焊接进行加工。而这些方法均不能应用于热固性橡胶制品。

  各类热塑性弹性体特性及应用

  苯乙烯类嵌段共聚物TPE

  苯乙烯类TPE又称TPS,为丁二烯或异戊二烯与苯乙烯嵌段型的共聚物,其性能最接近SBR橡胶。代表性的品种为苯乙烯一丁二烯一苯乙烯嵌段共聚物(SBS),硬度范围0——100A,外观为透明或本色颗粒,广泛用于制鞋业,已大部分取代了橡胶。苯乙烯类主要应用类型有:鞋类、导线和线缆、生物医学应用、粘合剂、密封剂、涂料、填料、抗冲改性、沥青、相容剂等。

  热塑性聚氨酯弹性体橡胶TPU

  TPU(Thermoplastic polyurethanes)名称为热塑性聚氨酯弹性体橡胶。主要分为有聚酯型和聚醚型之分,它硬度范围宽(60HA-85HD)、耐磨、耐油,透明,弹性好,在日用品、体育用品、玩具、装饰材料等领域得到广泛应用,无卤阻燃TPU还可以代替软质PVC以满足越来越多领域的环保要求。

  TPU已被广泛应用于:鞋材、成衣、充气玩具、水上及水下之运动器材、医疗器材、健身器材、汽车椅座材料、雨伞、皮箱、皮包等。

  TPU还可通过注塑和挤出等成型方式生产汽车、机械以及钟表等零件,并大量用于高压胶管(外胶)、纯胶管、薄片、传动带、输送带、电线电缆、胶布等产品。其中注塑成型占到40%以上,挤出成型约为35%左右。

  聚烯烃热塑性弹性体 TPO

  烯烃类TPE简称TPO。由于它比其它TPE的比重轻(仅为0.88),耐热性高达100℃,耐天侯性和耐臭氧性也好。

  1981年美国Mansanto公司开发成功以Santoprere命名的完全动态硫化型的TPO,即TPV,使TPO的耐压缩变形性、耐热老化性、耐油性等都得到明显改善,甚至达到了CR橡胶的水平,因而人们又将其称为热塑性硫化胶。

  热塑性聚烯烃共混物已普遍用于汽车工业,主要是汽车外装的模塑件(如缓冲器托板、导风板、侧面模件、填隙板、栅格、端盖),它们同样也用作垂直车身壁板和挡泥板扩张部分。在非汽车方面的应用有导线、电缆的绝缘层和护套,挡风(雨)条,工具把手,体育运动用品及其它注塑和挤塑成型的产品。

  聚酯类热塑性弹性体 TPEE

  聚酯类TPE(TPEE)是一类含有PBT(聚对苯二甲酸丁二醇酯)聚酯硬段(结晶相)和脂肪族聚酯或聚醚(非晶相)软段的线型嵌段共聚物。

  TPEE属于高性能工程级弹性体,具有机械强度高、弹性好、抗冲击、耐蠕变、耐寒、耐弯曲疲劳性、耐油、耐化学药品和溶剂侵蚀等优点,具有良好的加工性,并可填充、增强及合金化改性,在汽车零部件、液压软管、电缆电线、电子电器、工业制品、文体用品、生物材料等领域得到了广泛的应用。

  氯乙烯类热塑性弹性体 TPVC/TCPE

  氯乙烯类TPE分为热塑性PVC和热塑性CPE两大类,前者称为TPVC,后者称为TCPE。

  TPVC可视为PVC的改性品和橡胶的代用品,主要用其制造胶管、胶板、胶布及部分胶件。目前70%以上消耗在汽车领域,如汽车的方向盘、雨刷条等等。其他用途,电线约占15%,建筑防水胶片占10%左右。

  TPVC由于价格低廉,具有良好的耐天侯性、耐臭氧性、耐老化性、耐化学药品性等,故而迅速发展成为通用的TPE。然而,由于TPVC的弹性、压缩永久变形以及高温时的形状保持性等都很差,同橡胶无法相比,因而多年来一直在不停地进行着研究改进。

  二烯类热塑性弹性体

  二烯类TPE主要为天然橡胶的同分异构体,故又称之热塑性反式天然橡胶(1-NR)。

  早在400年前,人们作为天然橡胶即发现了这种材料,这种T—NR用作海底电缆和高尔夫球皮等虽已有100余年历史,但因呈热塑性状态,结晶性强,可供量有限,用途长期未能扩展。

  1963年以后,美、加、日等国先后以有机金属触媒制成了合成的T-NR-反式聚异戊二烯橡胶,称之为TPI。同其他TPE比,优点是机械强度、耐伤性好,又可硫化,缺点是软化温度非常低,一般只有40-70℃,用途受到限制。已开始逐步取代天然产品,并进一步发展到用于整形外科器具、石膏代替物和运动保护器材。

  1974年,日本公司开发成功BR橡胶(顺式一1,4聚丁二烯)的同分异构体——间同l,2聚丁二烯,简称TPB。它是含90%以上l,2位结合的间同聚丁二烯橡胶。微观构造系由硬链段间同结构的结晶部分与软链段任意形柔软部分相互构成的嵌段聚合物。虽其耐热性、机械强度不如橡胶,但以良好的透明性、耐天候性和电绝缘性以及光分解性,广泛用在了制鞋、海绵、光薄膜以及其他工业橡胶制品等方面。

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